JPH05235376A - 半導体圧力変換器 - Google Patents
半導体圧力変換器Info
- Publication number
- JPH05235376A JPH05235376A JP8510792A JP8510792A JPH05235376A JP H05235376 A JPH05235376 A JP H05235376A JP 8510792 A JP8510792 A JP 8510792A JP 8510792 A JP8510792 A JP 8510792A JP H05235376 A JPH05235376 A JP H05235376A
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- JP
- Japan
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- semiconductor pressure
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン基板の上面および下面にギャップを
設けることにより、低圧力用の半導体圧力変換器におい
て、過大な圧力が加えられた時に容易に破壊しない構造
を提供する。 【構成】 シリコン基板１の下面側に薄肉の起歪部２と
突起部３を、上面側に浅いギャップ４を異方性エッチン
グにより形成し、起歪部２上に配設されたゲージ抵抗５
と外周部に配設された端子接続部６との電気的接続が不
純物拡散による形成されるリード部７によってなされ、
中央に穴８を有するガラス基板９によりシリコン基板１
をはさんでサンドイッチ状に接合する。
設けることにより、低圧力用の半導体圧力変換器におい
て、過大な圧力が加えられた時に容易に破壊しない構造
を提供する。 【構成】 シリコン基板１の下面側に薄肉の起歪部２と
突起部３を、上面側に浅いギャップ４を異方性エッチン
グにより形成し、起歪部２上に配設されたゲージ抵抗５
と外周部に配設された端子接続部６との電気的接続が不
純物拡散による形成されるリード部７によってなされ、
中央に穴８を有するガラス基板９によりシリコン基板１
をはさんでサンドイッチ状に接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に低圧力を測定する際
に最適な、半導体圧力変換器に関するものである。
に最適な、半導体圧力変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体圧力変換器の構造は図２で
示すように、シリコン基板２１の中央部に薄肉の起歪部
２２を形成し、この起歪部２２に４つのゲージ抵抗２
３，２３・・・を設け、ギャップ２４と穴２５とを設け
た上部ガラス基板２６と穴２５だけを設けた下部ガラス
基板２７とによりサンドイッチ状に接合したものであっ
た。
示すように、シリコン基板２１の中央部に薄肉の起歪部
２２を形成し、この起歪部２２に４つのゲージ抵抗２
３，２３・・・を設け、ギャップ２４と穴２５とを設け
た上部ガラス基板２６と穴２５だけを設けた下部ガラス
基板２７とによりサンドイッチ状に接合したものであっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体圧力変換器におていは上部ガラス基板２６とシリ
コン基板２１の間に設けられたギャップ２４により、シ
リコン基板２１の下方から加圧に対しては薄肉の起歪部
２２が上方にたわみ、過大な圧力が加えられた場合、上
部ガラス基板２６がストッパーとして作用し、起歪部２
２の破壊を防止することができるが、反対にシリコン基
板２１の上方の過大な圧力に対しては起歪部２２の破壊
を防止できないという問題があった。また過大な圧力に
対して 上部ガラス基板２６をストッパーとするために
は高精度にギャップ２４を加工する必要があり技術的に
困難であった。
半導体圧力変換器におていは上部ガラス基板２６とシリ
コン基板２１の間に設けられたギャップ２４により、シ
リコン基板２１の下方から加圧に対しては薄肉の起歪部
２２が上方にたわみ、過大な圧力が加えられた場合、上
部ガラス基板２６がストッパーとして作用し、起歪部２
２の破壊を防止することができるが、反対にシリコン基
板２１の上方の過大な圧力に対しては起歪部２２の破壊
を防止できないという問題があった。また過大な圧力に
対して 上部ガラス基板２６をストッパーとするために
は高精度にギャップ２４を加工する必要があり技術的に
困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記のような従
来技術の問題を解消し、低圧領域の測定時に誤って過大
な圧力を加えた場合にも容易に破壊しない半導体圧力変
換器を提供するためになされたもので、実施例に対応す
る図１（Ａ），（Ｂ）で説明すると、本発明による半導
体圧力変換器はシリコン基板１の異方性エッチングによ
り下面側に薄肉の起歪部２と複数の突起部３，３・・・
を設け、同じ、異方性エッチングにより上面側に浅いギ
ャップ４を設け、起歪部２上にゲージ抵抗５，５・・・
を配設し、外周部に配置した端子接続部６，６・・・と
ゲージ抵抗５，５・・・との電気的接続を行うリード部
７を不純物拡散により形成し、中央に穴８を有するガラ
ス基板９，９によりシリコン基板１をはさんでサンドイ
ッチ状に接合したものである。
来技術の問題を解消し、低圧領域の測定時に誤って過大
な圧力を加えた場合にも容易に破壊しない半導体圧力変
換器を提供するためになされたもので、実施例に対応す
る図１（Ａ），（Ｂ）で説明すると、本発明による半導
体圧力変換器はシリコン基板１の異方性エッチングによ
り下面側に薄肉の起歪部２と複数の突起部３，３・・・
を設け、同じ、異方性エッチングにより上面側に浅いギ
ャップ４を設け、起歪部２上にゲージ抵抗５，５・・・
を配設し、外周部に配置した端子接続部６，６・・・と
ゲージ抵抗５，５・・・との電気的接続を行うリード部
７を不純物拡散により形成し、中央に穴８を有するガラ
ス基板９，９によりシリコン基板１をはさんでサンドイ
ッチ状に接合したものである。
【０００５】
【作用】シリコン基板１からの過大圧に対してはシリコ
ン基板１の上面に設けられたギャップ４により起歪部２
の変形が拘束されるために破壊を防止することができ
る。また逆にシリコン基板１の上方からの過大圧にたい
しても、起歪部２中に設けられた複数の突起部３，３の
底部がシリコン基板１の下部に接合されたガラス基板９
の上面につきあてられるかたちとなり、起歪部２の変形
が拘束されるため破壊を防止することができる。
ン基板１の上面に設けられたギャップ４により起歪部２
の変形が拘束されるために破壊を防止することができ
る。また逆にシリコン基板１の上方からの過大圧にたい
しても、起歪部２中に設けられた複数の突起部３，３の
底部がシリコン基板１の下部に接合されたガラス基板９
の上面につきあてられるかたちとなり、起歪部２の変形
が拘束されるため破壊を防止することができる。
【０００６】
【実施例】図１（Ａ），（Ｂ）は本発明による一実施例
の平面図および断面図で、シリコン基板１の異方性エッ
チングにより下面側に薄肉の起歪部２と複数の突起部
３，３・・・を設け、同じく異方性エッチングにより上
面側に浅いギャップ４を設け、起歪部２上にゲージ抵抗
５，５・・・を配設し、外周部に配置した端子接続部
６，６・・・とゲージ抵抗５，５・・・との電気的接続
を行うリード部７を不純物拡散により形成し、中央に穴
８を有するガラス基板９，９によりシリコン基板１をは
さんでサンドイッチ状に接合する。シリコン基板１は
（１００）面、ｎ形単結晶シリコンで、下面側に薄肉の
起歪部２と複数の突起部３，３・・・を有し、上面側に
は浅いギャップ４が形成されている。ゲージ抵抗５，５
・・・は（１００）面上で＜１１０＞方向に平行に４つ
形成されている。ゲージ抵抗５，５・・・の位置は起歪
部２の中央付近に２個、外周付近に２個形成され、これ
らの抵抗はホイートストンブリッジに組まれ差動的に出
力を得るようになっている。端子接続部６，６・・・は
シリコン基板１の外周部に配置され、リード部７はゲー
ジ抵抗５，５・・・の各端子と端子接続部６，６・・・
とを結んでいる。次に本実施例の半導体圧力変換器の製
作工程について図３の（Ａ）〜（Ｆ）を参照して説明す
る。 （１００）面、ｎ形単結晶のシリコン基板１を熱酸
化し、表面に酸化膜１０を形成し、上面にギャップ４を
形成するための窓開けを行う（図３（Ａ）参照）。
アンモニア系のシリコン異方性エッチング液、たとえ
ばテトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）
などを用いてシリコン基板１の上面を浅くエッチング
し、深さ数ミクロンのギャップ４を形成する（図３
（Ｂ）参照）。シリコン異方性エッチング液としてはエ
チレンジアミン−ピロカテコール−水系、水酸化カリウ
ム水溶液、ヒドラジン水溶液などが知られているがいづ
れもアルカリイオンなどを含むために、あとでギャップ
４の領域内にケージ抵抗５、リード部７を不純物拡散に
より形成したときに、残留したアルカリイオンなどの可
動イオンによるリーク電流の増加を引き起こすためこう
したアルカリイオンを含まないアンモニア系のシリコン
異方性エッチング液を用いる。 ボロンを選択的に不純物拡散し、ギャップ４の領域
内にゲージ抵抗５，５・・・、さらにゲージ抵抗５，５
・・・端子接続部６，６・・・を電気的に接続するため
のリード部７，７・・・もあわせて形成する（図３
（Ｃ））。この際リード部７，７・・・の電気抵抗値を
ゲージ部５，５・・・に対して数％程度にする。 シリコン基板１の下面側に薄肉の起歪部２および突
起部３，３・・・を形成するため、減圧ＣＶＤ法により
窒化膜１１を酸化膜１０上に成膜し、窓開けを行う（図
３（Ｄ）。 水酸化カリウム−イソプロピルアルコール−水系の
エッチング液を用いてシリコン基板１の下面側を異方性
エッチングして厚さ約１０ミクロンの起歪部２と突起部
３，３・・・を同時に形成し、アルミ蒸着により端子接
続部６，６・・・を形成する（図３（Ｅ））。図４は図
３（Ｅ）に示したシリコン基板１の下面側に起歪部２と
突起部３，３・・・を異方性エッチングにより形成する
場合のマスクパターンを示すものである。図５は図４で
示したマスクパターンを用いてシリコン基板１を異方性
エッチングした時の形状変化を示すものである。図４中
で示したパターン幅ωを適当に選ぶことにより図５
（Ａ）からエッチングが開始した後時間と共にパターン
幅ωの部分の直下がアンダーカットされ図５（Ｂ）のよ
うになる。さらにエッチングが進むと幅ωのパターンは
シリコン基板１からはがれ最終的にシリコン基板上面か
ら高さｇだけ低い高さの突起部３，３・・・が形成さ
れ、同時に所定の厚さの起歪部２も形成される。このよ
うにして高さｇだけ突起部３，３・・・の高さを低くす
ることにより過大圧に対する保護が可能となる。 ガラス基板９，９によりシリコン基板１をはさんで
サンドイッチ状に陽極接合し、ダイシングにより素子毎
に分割する。 この様な構造であるのでシリコン基板１の下方からの過
大な圧力に対しては上部のガラス基板が、また逆に上方
からの圧力に対しては下部のガラス基板が各々ストッパ
ーとして作用するので起歪部の破壊を防止することがで
きる。
の平面図および断面図で、シリコン基板１の異方性エッ
チングにより下面側に薄肉の起歪部２と複数の突起部
３，３・・・を設け、同じく異方性エッチングにより上
面側に浅いギャップ４を設け、起歪部２上にゲージ抵抗
５，５・・・を配設し、外周部に配置した端子接続部
６，６・・・とゲージ抵抗５，５・・・との電気的接続
を行うリード部７を不純物拡散により形成し、中央に穴
８を有するガラス基板９，９によりシリコン基板１をは
さんでサンドイッチ状に接合する。シリコン基板１は
（１００）面、ｎ形単結晶シリコンで、下面側に薄肉の
起歪部２と複数の突起部３，３・・・を有し、上面側に
は浅いギャップ４が形成されている。ゲージ抵抗５，５
・・・は（１００）面上で＜１１０＞方向に平行に４つ
形成されている。ゲージ抵抗５，５・・・の位置は起歪
部２の中央付近に２個、外周付近に２個形成され、これ
らの抵抗はホイートストンブリッジに組まれ差動的に出
力を得るようになっている。端子接続部６，６・・・は
シリコン基板１の外周部に配置され、リード部７はゲー
ジ抵抗５，５・・・の各端子と端子接続部６，６・・・
とを結んでいる。次に本実施例の半導体圧力変換器の製
作工程について図３の（Ａ）〜（Ｆ）を参照して説明す
る。 （１００）面、ｎ形単結晶のシリコン基板１を熱酸
化し、表面に酸化膜１０を形成し、上面にギャップ４を
形成するための窓開けを行う（図３（Ａ）参照）。
アンモニア系のシリコン異方性エッチング液、たとえ
ばテトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）
などを用いてシリコン基板１の上面を浅くエッチング
し、深さ数ミクロンのギャップ４を形成する（図３
（Ｂ）参照）。シリコン異方性エッチング液としてはエ
チレンジアミン−ピロカテコール−水系、水酸化カリウ
ム水溶液、ヒドラジン水溶液などが知られているがいづ
れもアルカリイオンなどを含むために、あとでギャップ
４の領域内にケージ抵抗５、リード部７を不純物拡散に
より形成したときに、残留したアルカリイオンなどの可
動イオンによるリーク電流の増加を引き起こすためこう
したアルカリイオンを含まないアンモニア系のシリコン
異方性エッチング液を用いる。 ボロンを選択的に不純物拡散し、ギャップ４の領域
内にゲージ抵抗５，５・・・、さらにゲージ抵抗５，５
・・・端子接続部６，６・・・を電気的に接続するため
のリード部７，７・・・もあわせて形成する（図３
（Ｃ））。この際リード部７，７・・・の電気抵抗値を
ゲージ部５，５・・・に対して数％程度にする。 シリコン基板１の下面側に薄肉の起歪部２および突
起部３，３・・・を形成するため、減圧ＣＶＤ法により
窒化膜１１を酸化膜１０上に成膜し、窓開けを行う（図
３（Ｄ）。 水酸化カリウム−イソプロピルアルコール−水系の
エッチング液を用いてシリコン基板１の下面側を異方性
エッチングして厚さ約１０ミクロンの起歪部２と突起部
３，３・・・を同時に形成し、アルミ蒸着により端子接
続部６，６・・・を形成する（図３（Ｅ））。図４は図
３（Ｅ）に示したシリコン基板１の下面側に起歪部２と
突起部３，３・・・を異方性エッチングにより形成する
場合のマスクパターンを示すものである。図５は図４で
示したマスクパターンを用いてシリコン基板１を異方性
エッチングした時の形状変化を示すものである。図４中
で示したパターン幅ωを適当に選ぶことにより図５
（Ａ）からエッチングが開始した後時間と共にパターン
幅ωの部分の直下がアンダーカットされ図５（Ｂ）のよ
うになる。さらにエッチングが進むと幅ωのパターンは
シリコン基板１からはがれ最終的にシリコン基板上面か
ら高さｇだけ低い高さの突起部３，３・・・が形成さ
れ、同時に所定の厚さの起歪部２も形成される。このよ
うにして高さｇだけ突起部３，３・・・の高さを低くす
ることにより過大圧に対する保護が可能となる。 ガラス基板９，９によりシリコン基板１をはさんで
サンドイッチ状に陽極接合し、ダイシングにより素子毎
に分割する。 この様な構造であるのでシリコン基板１の下方からの過
大な圧力に対しては上部のガラス基板が、また逆に上方
からの圧力に対しては下部のガラス基板が各々ストッパ
ーとして作用するので起歪部の破壊を防止することがで
きる。
【０００７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
る低圧用の半導体圧力変換器を形成する場合には圧力感
度を上げるために起歪部を約１０ミクロン程度までうす
くする必要があり、一方で過大な圧力に対して起歪部の
破壊を防ぐ必要があるが、シリコン基板の上面に深さ数
ミクロンのギャップ、下面に突起部を設け、ガラス基板
でサンドイッチ構造とすることにより起歪部の破壊を防
止できる。また起歪部領域内に突起部を形成することに
より加圧時に起歪部の特定領域に応力を集中することが
できるため突起部のない場合に比べて圧力感度を上げる
ことができる。さらに、リード部を不純物拡散により形
成するためシリコン基板と上部のガラス基板との接合面
をフラットにでき良好な気密性が得られ、ゲージ抵抗と
端子接続部との電気的接続の信頼性も高い。ガラス基板
には高精度の加工を必要とせず、シリコンの異方性エッ
チングによる加工によるので高精度化が容易である。
る低圧用の半導体圧力変換器を形成する場合には圧力感
度を上げるために起歪部を約１０ミクロン程度までうす
くする必要があり、一方で過大な圧力に対して起歪部の
破壊を防ぐ必要があるが、シリコン基板の上面に深さ数
ミクロンのギャップ、下面に突起部を設け、ガラス基板
でサンドイッチ構造とすることにより起歪部の破壊を防
止できる。また起歪部領域内に突起部を形成することに
より加圧時に起歪部の特定領域に応力を集中することが
できるため突起部のない場合に比べて圧力感度を上げる
ことができる。さらに、リード部を不純物拡散により形
成するためシリコン基板と上部のガラス基板との接合面
をフラットにでき良好な気密性が得られ、ゲージ抵抗と
端子接続部との電気的接続の信頼性も高い。ガラス基板
には高精度の加工を必要とせず、シリコンの異方性エッ
チングによる加工によるので高精度化が容易である。
【図１】（Ａ） 本発明の一実施例に係る半導体圧力変
換器を示す平面図。
換器を示す平面図。
【図１】（Ｂ）
【図１】のＩ−Ｉ線断面図。
【図２】（Ａ） 従来の半導体圧力変換器の一例を示す
平面図。
平面図。
【図２】（Ｂ）
【図２】のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】
【図１】に示す半導体圧力変換器の製作工程を示す図。
【図４】 シリコン基板下面のエッチングのためのマス
クパターンを示す図。
クパターンを示す図。
【図５】 シリコン基板下面のエッチング時の断面形状
を示す図。
を示す図。
１，２１ シリコン基板 ２，２２ 起歪部 ３ 突起部 ４，２４ ギャップ ５，２３ ゲージ抵抗 ６ 端子接続部 ７ リード部 ８，２５ 穴 ９ ガラス基板 １０ 酸化膜 １１ 窒化膜 ２６ 上部ガラス基
板 ２７ 下部ガラス基板
板 ２７ 下部ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勝彦 埼玉県入間市新久下新田110−１コパル電 子株式会社入間事業所内 (72)発明者 内野 秀明 埼玉県入間市新久下新田110−１コパル電 子株式会社入間事業所内
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン基板（１）の異方性エッチング
により下面側に薄肉の起歪部（２）と複数の突起部
（３），（３）・・・を設け、同じ、異方性エッチング
により上面側に浅いギャップ（４）を設け、起歪部
（２）上にゲージ抵抗（５），（５）・・・を配設し、
外周部に配置した端子接続部（６），（６）・・・とゲ
ージ抵抗（５），（５）・・・との電気的接続を行うリ
ード部（７）を不純物拡散により形成し、中央に穴
（８）を有するガラス基板（９），（９）によりシリコ
ン基板（１）をはさんでサンドイッチ状に接合したこと
を特徴とする半導体圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8510792A JPH05235376A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 半導体圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8510792A JPH05235376A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 半導体圧力変換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235376A true JPH05235376A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=13849401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8510792A Pending JPH05235376A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 半導体圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05235376A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07142745A (ja) * | 1993-11-18 | 1995-06-02 | Copal Electron Co Ltd | 微圧測定用圧力センサ並びにその製造方法 |
| US10002781B2 (en) | 2014-11-10 | 2018-06-19 | Brooks Automation, Inc. | Tool auto-teach method and apparatus |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP8510792A patent/JPH05235376A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07142745A (ja) * | 1993-11-18 | 1995-06-02 | Copal Electron Co Ltd | 微圧測定用圧力センサ並びにその製造方法 |
| US10002781B2 (en) | 2014-11-10 | 2018-06-19 | Brooks Automation, Inc. | Tool auto-teach method and apparatus |
| US10381252B2 (en) | 2014-11-10 | 2019-08-13 | Brooks Automation, Inc. | Tool auto-teach method and apparatus |
| US10770325B2 (en) | 2014-11-10 | 2020-09-08 | Brooks Automation, Inc | Tool auto-teach method and apparatus |
| US11469126B2 (en) | 2014-11-10 | 2022-10-11 | Brooks Automation Us, Llc | Tool auto-teach method and apparatus |
| US11908721B2 (en) | 2014-11-10 | 2024-02-20 | Brooks Automation Us, Llc | Tool auto-teach method and apparatus |
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